package study.数据结构.线性结构.栈;

public class Calculator {

    public static void main(String[] args) {
        //完成表达式的计算
        String expression = "30+2*6-2";
        //创建两个栈，数栈，符号栈
        ArrayStack numStack = new ArrayStack(10);
        ArrayStack operStack = new ArrayStack(10);
        //定义需要的相关变量
        int index = 0;   //用来扫描表达式
        int num1 = 0;   //两个从栈中弹出的数
        int num2 = 0;
        int oper = 0;  //运算符
        int res = 0;
        char ch = ' ';  //将每次扫描得到的char保存到ch中
        String keepNum = ""; //用于拼接多位数
        //开始用while语句循环扫描表达式
        while (true) {
            //依次得到表达式中的每个字符
            ch = expression.substring(index, index + 1).charAt(0);
            //判断   每个字符是数字还是符号  然后做相应的处理
            if (operStack.isOper(ch)) { //如果是运算符
                //判断当前的符号栈是否为空
                if (!operStack.isEmpty()) {
                    //不为空，需要进行判断，如果当前的操作符的优先级小于等于栈中的优先级，就从数栈中pop出两个
                    //再从符号栈中pop出一个符号，进行运算，将得到的结果，入数栈，然后将当前的操作符入栈
                    if (operStack.priority(ch) <= operStack.priority(operStack.peek())) {
                        num1 = numStack.pop();
                        num2 = numStack.pop();
                        oper = operStack.pop();
                        res = numStack.cal(num1, num2, (char) oper);
                        //把运算的结果入数栈
                        numStack.push(res);
                        //把当前的符号入符号栈
                        operStack.push(ch);
                    } else {
                        //如果当前的操作符的优先级大于栈中的操作符号，就直接入符号栈
                        operStack.push(ch);
                    }
                } else {
                    //如果为空直接入栈
                    operStack.push(ch);
                }
            } else {
                //如果是数字则直接入数栈   不支持多位数运算
//                numStack.push(ch - 48);

                //分析思路
                //1、当处理多位数时，不能发现一个数就立刻入栈，它可能时多位数
                //2、在处理数时，需要向expression的表达式的index后再看一位，如果时数就继续扫描，如果时符号就入栈
                //3、因此我们需要当以一个变量字符串变量，用于拼接
                //处理多位数
                keepNum += ch;
                //如果ch已经是表达式中的最后一位就直接入栈，
                if (index == expression.length()-1){
                    numStack.push(Integer.parseInt(keepNum));
                }else {
                    //判断下一个字符是不是数字,如果是数字就继续扫描,如果是操作符则入数栈
                    //注意只是看后一位，而不是index++  改变了index的值
                    if (operStack.isOper(expression.substring(index+1,index+2).charAt(0))){
                        //后一位是操作符,则入栈
                        numStack.push(Integer.parseInt(keepNum));
                        //重要的一步！！！！！因为keepNum定义在外部，所以需要将keepNum清空
                        keepNum = "";
                    }
                }
            }
            //让index+1 ，并判断是否扫描到最后
            index++;
            if (index >= expression.length()) {
                break;
            }
        }

        //当表达式扫描完毕，就顺序的从数栈和符号栈中pop出相应的数和符号，并运行
        while (true){
            //如果符号栈为空，则计算到了最后的结果了，数栈中只剩一个数字了，它就是结果
            if (operStack.isEmpty()){
                break;
            }
            num1 = numStack.pop();
            num2 = numStack.pop();
            oper = operStack.pop();
            res = numStack.cal(num1, num2,  oper);
            numStack.push(res);
        }

        //将数栈中最后的数pop出  就是结果
        res = numStack.pop();
        System.out.printf("表达式%s = %d",expression,res);
    }
}

//定义一个ArrayStack  表示栈
class ArrayStack {
    private int maxSize; //栈的大小
    private int[] stack; // 数组，数组模拟栈，数据就放在该数组
    private int top = -1;// top表示栈顶，初始化为-1

    //构造器
    public ArrayStack(int maxSize) {
        this.maxSize = maxSize;
        stack = new int[this.maxSize];
    }

    //栈满
    public boolean isFull() {
        return top == maxSize - 1;
    }

    //返回当前栈顶的值，但是不是真正pop出来
    public int peek() {
        return stack[top];
    }

    //栈空
    public boolean isEmpty() {
        return top == -1;
    }

    //入栈-push
    public void push(int value) {
        //先判断是否为满
        if (isFull()) {
            System.out.println("栈已满");
            return;
        }
        top++;
        stack[top] = value;
    }

    //出栈-pop,
    public int pop() {
        //先判断栈是否空
        if (isEmpty()) {
            //抛出异常
            throw new RuntimeException("栈已空不可pop");
        }
        int value = stack[top];
        top--;
        return value;
    }

    //显示栈的清空【遍历栈】，遍历时，需要从栈顶开始显示数据
    public void list() {
        if (isEmpty()) {
            System.out.println("栈已空不可list~~");
            return;
        }
        //需要从栈定开始显示数据
        for (int i = top; i >= 0; i--) {
            System.out.printf("stack[%d]=%d\n", i, stack[i]);
        }
    }

    //返回运算符的优先级，优先级时程序员来确定的，优先级使用数字表示
    //数字越大则优先级越高
    public int priority(int oper) {
        if (oper == '*' || oper == '/') {
            return 1;
        } else if (oper == '+' || oper == '-') {
            return 0;
        } else {
            return -1;  //假定目前的表达式里只含有  加减乘除
        }
    }

    //判断是不是一个运算符
    public boolean isOper(char val) {
        return val == '+' || val == '-' || val == '*' || val == '/';
    }

    //计算方法
    public int cal(int num1, int num2, int oper) {
        int res = 0;  //res用于存放计算的结果
        switch (oper) {
            case '+':
                res = num1 + num2;
                break;
            case '-':
                res = num2 - num1;  //注意顺序
                break;
            case '*':
                res = num1 * num2;
                break;
            case '/':
                res = num2 / num1;
                break;
        }
        return res;
    }


}




